電極電位とは

電極電位は、細胞内で反応する2つの電極の結合電位です。 通常はボルトで測定されますが、電極を構成する物質によって異なります。 水素は多くの場合、ゼロボルトの電位を持つ標準と見なされ、そこから他の元素の反応が比較されます。 電気化学プロセスは、特定の状況下で腐食する可能性と同様に、材料の電極電位を理解することで予測できます。 起電力（EMF）とも呼ばれるこの電位は、通常、それぞれが電極を備え、ソルトブリッジと呼ばれる紙で接続された2つのチャンバーで構成されるガルバニックセルを使用して測定されます。

セルの電流は通常、電圧計で測定されます。 電流がない可能性があります。 この場合、電極間の電位差は通常、セル全体のEMFと同じです。 EMFは通常、77°F（約25°C）の温度と、典型的な海面気圧で測定されます。 このような条件は、2半電池構成で標準電極電位を測定するために使用されます。 通常、水素電極はこのレイアウトの片側にありますが、もう一方の側の電位は通常実験によって決まります。

この標準値が導出されると、物質がどのように反応するかを予測できます。 通常、電位の負の値が高いほど、要素が溶液に溶解する可能性が高くなります。 多くの場合、非反応性金属では反応は見られません。 これらは通常、さまざまな種類の要素のEMFを識別する標準電極電位テーブルの下部に配置されます。 要素は一般に、反応する傾向の順に配置されているため、正に帯電したものは、負に帯電した物質よりも頻繁に反応するため、より高くなります。

標準条件は常に利用できるとは限らないため、ネルンスト方程式と呼ばれる計算を使用して電極電位を決定できます。 温度、気体定数、電子と呼ばれる粒子が転送される数、およびイオン濃度を考慮します。 水素が標準の基準ですが、電極によく使用される要素には、亜鉛と銅、鉄、アルミニウム、またはカルシウムが含まれます。

これらの各要素の電極電位は、ガルバニ電池の電圧を計算するために使用されます。 EMFの導出には、原子半反応の個別の計算が使用されることもあります。 したがって、電極の電位を決定するプロセスには、数学だけでなく科学の原理を理解する必要があります。